El siguiente trabajo busca desarrollar y testear un controlador para un robot móvil con fines agrícolas. Enmarcado en un proyecto más grande, que actualmente desarrolla un prototipo de robot móvil con desplazamiento autónomo para colaborar en las tareas agropecuarias, este trabajo parte de las ecuaciones cinemáticas desarrolladas para este prototipo y desarrolla una estrategia de control mediante torque computado para el desplazamiento autónomo del vehículo en el medio y se realizan simulaciones de las mismas. Realizado este trabajo y obteniendo resultados certeros se deja todo pronto para continuar con la instancia experimental en el prototipo. / The following dissertation tries to develop and test a movil robot controller for agricultural purposes. Framed in a bigger proyect that is currently developing a mobile robot prototype with autonomous movement to help with agricultural work, this work starts in the kinematic equations developed for the prototype and develops a control strategy through computed torque control for the autonomous movement of the vehicle and simulations are performed of such computation. With this work finished and with the results obtained is ready to continue with the experimental instance in the prototype.

Os serviços de apoio ofertados pelas universidades federais desempenham papel importante na vida acadêmica do estudante, já que possuem como objetivo auxiliar a permanência e formação do aluno. Entre os serviços de apoio existentes está a oferta de refeições pelos restaurantes universitários, que devem se apoiar em uma gestão eficiente a fim de que o serviço possa ser ofertado de forma adequada. Esta dissertação aplica conceitos e ferramentas de engenharia de produção a fim de aprimorar o funcionamento dos restaurantes universitários de uma universidade federal brasileira. Inicialmente é abordada a temática de ajuste da política de solicitação de pedidos ao fornecedor pelo almoxarifado central dos restaurantes. Para isso, são realizadas as seguintes etapas: (i) coleta de dados históricos de demanda; (ii) modelagem das séries históricas com base nos modelos de previsão de demanda; (iii) geração da matriz bill of materials de uma refeição padrão; e (iv) geração do relatório MRP (Material Requirements Planning). Com a aplicação do método proposto, foi possível identificar que a forma atual de solicitação de pedidos não é adequada e que o relatório MRP pode ser utilizado no ambiente estudado, desde que seja abastecido com informações adicionais. Na sequência, estuda-se, através da simulação computacional, o arranjo físico e capacidade de um restaurante universitário, buscando aprimorar o fluxo de usuários durante o almoço através da redução do tamanhos de filas e tempos de espera. Para tanto, as etapas realizadas incluem (i) análise do sistema para identificação das atividades a serem inseridas no modelo de simulação; (ii) coleta de dados para abastecimento do modelo; (iii) construção e validação do modelo; e (iv) simulação e análise de cenários alternativos. A aplicação no restaurante estudado indica que a inclusão de um quarto aparelho de buffet, com a consequente redução da capacidade do salão em 20 lugares, gera benefícios significativos ao fluxo de usuários, reduzindo em 83% o tamanho médio da fila externa e em 73% o tempo médio de espera total. / The support services offered by federal universities play an important role in students’ academic life, since they aim to assist their stay and education at university. The supply of meals by university cafeterias is among the existing services, and it must rely on efficient management so that the service can be properly offered. This dissertation applies concepts and tools from Industrial Engineering in order to improve the operation of the university cafeterias of a Brazilian federal university. Initially, the issue of adjusting the ordering policy to the supplier by the cafeterias' central warehouse is addressed. To that end, the following steps are carried out: (i) collection of historical demand data; (ii) modeling of historical series based on demand forecasting models; (iii) generation of a matrix bill of materials of a standard meal; and (iv) generation of a MRP (Material Requirements Planning) report. The application of this method allowed the identification that the current form of ordering is not adequate, and that the MRP report can be used in the environment studied as long as it is provided with additional information. Next, the physical arrangement and the capacity of a university cafeteria are studied through computer simulation, in order to improve the flow of users by reducing queue size and waiting time. Therefore, the steps carried out include: (i) analysis of the system to identify the activities to be included in the simulation model; (ii) data collection to supply the model; (iii) development and validation of the model; and (iv) simulation and analysis of alternative scenarios. The application of this model in the cafeteria studied indicates that the inclusion of a fourth buffet equipment, in addition to reducing the capacity of the hall in 20 places, generates significant benefits to the flow of users, reducing the average queue size by 83% and the average waiting time by 73%.

Trefilação é um dos processos de fabricação para a obtenção de arames, tubos e barras. Este processo consiste na redução da área de seção transversal de um material cilíndrico, fazendo-o atravessar uma matriz cônica de menor seção de área transversal, chamada fieira. Destacam-se o excelente acabamento superficial, a boa precisão dimensional e o aumento na resistência mecânica do material como vantagens e, como desvantagens, deformações heterogêneas ocorrem quando atravessam a ferramenta de trefilação (fieira). As deformações heterogêneas provocam retorno elástico também heterogêneo das camadas da barra trefilada, o que induz o aparecimento das tensões residuais relacionadas às distorções de forma, empenamentos e variações dimensionais, causando desperdício de material e energia, tanto no caso de geração de refugo, quanto em tentativas de correção das não conformidades. Desta forma, neste trabalho estudou-se a influência da geometria da fieira no valor da força necessária para realizar a trefilação e no gradiente das tensões residuais em barras de aço, através de experimentos físicos e computacionais. Após a caracterização de um processo de trefilação de um aço SAE 1045 foram desenvolvidos modelos computacionais no software Simufact.forming GP ®, e obtidos os resultados para: a força de trefilação, as tensões residuais das direções principais, as deformações plásticas, o limite de escoamento e o retorno elástico do material após a realização do processo para uma determinada redução. Os modelos foram validados através da comparação dos resultados simulados com experimentos físicos e equações encontradas na literatura. Após a validação, o modelo computacional foi utilizado para simular a variação da geometria da fieira: número de regiões de trabalho, raios de convergência entre as diferentes regiões da ferramenta, diferentes materiais e áreas de seção transversal. Os resultados das simulações computacionais foram correlacionados e utilizados para projetar e fabricar uma fieira em escala reduzida e um dispositivo mecânico para a simulação física do processo de trefilação em uma máquina universal de ensaios Emic ®. Duas diferentes geometrias de fieira foram testadas experimentalmente F1: a fieira convencional, e F4, a fieira modificada a partir das sugestões obtidas a partir da metodologia escolhida para correlacionar os resultados das simulações computacionais. As novas barras trefiladas foram caracterizadas mecanicamente através de ensaios de microdureza e rugosidade para análise das propriedades mecânicas, difração de raios-X para obtenção das tensões residuais superficiais e força de trefilação, que foi medida durante a realização do ensaio. Este trabalho contribuiu cientificamente com uma melhor compreensão do comportamento do escoamento de um material trefilado e através da análise de uma nova geometria de fieira que permitiu uma redução no valor das tensões residuais, um pequeno aumento na força de trefilação, mantendo as propriedades mecânicas do material trefilado quando comparadas com o processo original objeto desta pesquisa. / The wire drawing is a manufacturing process used to produce wires, tubes and rods. It consists in a reduction in cross sectional area by plastic deformation where the raw material (wire rod) is pulled through a die. Some of the main features of the wire drawing process are the achievement of an excellent surface finishing and good dimensional accuracies and increase in mechanical strength. However, this process generates inhomogeneous deformation due to the different flowing of the material into the drawing tool (die). The inhomogeneous deformation generates residual stress, stresses present in a material free from the action of external loads and temperature gradients. Residual stresses are commonly related to distortions of shape and dimensional variations of the final products, appearing after heat treatments which are related to shape distortions, warping and dimensional variations, causing material and energy waste, in the case of waste generation and in attempts to correct nonconformities. Thus, the influence of die geometry to reducing the residual stresses and the drawing force of bars manufactured by a cold-drawing process was studied. After the characterization of a drawing process of an SAE 1045 steel, computer models were developed in the software Simufact.forming GP ®, and the results were obtained for: drawing force, residual stresses of the main directions, plastic deformations, flow and the elastic return of the material after the process was carried out. The models were validated by comparing simulated results with physical experiments and equations found in the literature. Different die geometries were simulated as: number of tool regions, fillets between different tool regions, different materials and cross-sectional areas. The results of the computational simulations were correlated and used to design and manufacture a scale die and a mechanical device to develop the physical drawing tests in an Emic ® testing machine. Two different die geometries were experimentally tested F1: the conventional die, and F4, the modified from suggestions obtained in the computational simulations correlation F. The mechanical characterization of the new drawn bars were carried out by Vickers microhardness and roughness tests, X-ray diffraction to obtain surface residual stresses and the drawing force was taken during the test. This work contributes scientifically with a better understanding of the behavior of the flow of a drawn material by the analysis of a new die geometry that allowed a reduction in the value of the residual stresses, an increase in the drawing force and maintaining the mechanical properties of the drawn material when compared to the original process object of this research.

O aumento de custos em saúde tem sido um tema relevante tanto pelo seu aspecto econômico quanto político, e uma de suas causas principais é a adoção de novas tecnologias de tratamento e medicamentos. O objeto deste estudo é um exemplo: o ganciclovir, uma tecnologia padrão, comparado ao valganciclovir oral, a tecnologia substitutiva. Simulações computacionais são formas de auxiliar a avaliação de custo-efetividade de um tratamento novo e a espinha dorsal desta dissertação. O conjunto de métodos para as simulações vão desde a coleta e estruturação do banco de dados, passando pelas estimativas dos parâmetros e a modelagem computacional em si, que fornecem material necessário para a análise de sobrevivência e custo-efetividade, assuntos abordados nesta pesquisa. Os principais usos da modelagem aqui realizada são: a racionalização de recursos aliadas a melhores resultados para os usuários (com menor exposição de riscos aos pacientes), menores gastos em pesquisas bem como subsídios de orientação do gestor de recursos em saúde / The increase in health costs has been a relevant issue both for its economic and political aspects, and one of its main causes is the adoption of new treatment technologies and medicines. The object of this study is an example: ganciclovir, a standard technology, compared to oral valganciclovir, the substitutive technology. Computational simulations are ways of helping to evaluate the cost-eectiveness of a new treatment and the backbone of this dissertation. The set of methods for the simulations range from the collection and structuring of the database, through the parameter estimates and the computational modeling itself, which provide the material needed for the survival and cost-eectiveness analysis, subjects addressed in this research. The main uses of the modeling carried out here are: the rationalization of allied resources to better results for users (with less risk exposure to patients), lower research expenditures as well as guidance subsidies for the health resource manager

É indiscutível a importância da disponibilidade hídrica tanto quantitativa como qualitativa para o desenvolvimento adequado de determinada região inserida em bacias hidrográficas. Tal desenvolvimento deve ser planejado e administrado visando à minimização dos conflitos ocasionados pelos usos múltiplos da água, de modo que todas as demandas possam ter o máximo de confiabilidade em seus respectivos atendimentos e, também, possa haver a maximização dos benefícios sociais, econômicos e ambientais na região. Diante disso, este trabalho buscou analisar o atendimento às demandas hídricas superficiais para os diversos setores usuários localizados na área de drenagem do reservatório da usina Bariri (SP). Por meio da aplicação do simulador hidrológico MIKE BASIN foi analisado o desempenho do reservatório da usina Bariri em atender às demandas hídricas superficiais para o ano de 2008 e para cenários futuros com anos horizontes de 2010, 2025 e 2050. A partir deste estudo concluiu-se que há volume de água suficiente para atender às demandas hídricas superficiais na região de estudo e também para atender a produção energética na usina Bariri. O software Mike Basin mostrou-se ser uma ferramenta muito útil para a gestão dos recursos hídricos. / It is clear the importance of water availability both qualitative and quantitative for the development of a region inserted into a catchment area. This development must be planned and managed to the minimization of conflicts caused by multiple uses of water so that all demands have the maximum reliability in their care and also may be the maximization of social, economic and environmental in the region. Thus, this study, analyzed the surface water and its demands for different sectors users located in the drainage of the reservoir of the Bariri (SP) power plant. Through the application of hydrological simulation MIKE BASIN was examined system performance in meeting the demands for water current conditions (year 2008) and for future scenarios with years to 2010, 2025 and 2050. From this study, it is concluded that volume of water needed to meet the demands water surface in the region of study and energy production reached its goal in every period simulated.

Este trabalho apresenta um método computacional que permite corrigir, nas imagens mamográficas, as variações das densidade causadas pelo efeito \"heel\". Essas variações prejudicam tanto a visualização quanto o processamento computacional de pequenas estruturas. O método leva em conta a intensidade da radiação em cada ponto da imagem, considerando o caminho que os fótons percorrem dentro do alvo e corrige todos os pontos da imagem radiográfica em função do excesso ou da falta de radiação a que eles foram submetidos. Os métodos tradicionais para correção de iluminação não uniforme utilizados em processamento de imagem, como por exemplo limiarização e ajuste de fundo, também foram implementados e testados em imagens mamográficas a fim de validar o algoritmo proposto. Tanto o algoritmo quanto os métodos tradicionais para correção de iluminação não uniforme foram implementados utilizando o ambiente de programação DELPHI. Os programas foram desenvolvidos para plataforma WINDOWS, o que possibilitou o desenvolvimento de uma interface amigável com o usuário. / This work presents a computational method that allows corrections to be made in the variations of density in mamographic images caused by the heel effect. These variations impair both visual detection and computational processing of small anatomical structures. This method takes into account the intensity of radiation at each point of the image, considering the path that photons travel inside the target and correcting all the points of a radiographic image which have been impaired either by excess or lack of radiation to which they were subjected. The traditional methods to correct nonunifonn illumination using image processing, for example threshold and background fitting, were also implemented and tested in mammographic images to validate the proposed algorithm. Both the algorithm and the traditional methods to correct nonuniform illumination were implemented using Delphi Programming Environment. The programs were developed for Windows platform, which allowed the development of a friendly interface with the user.

A pesquisa propõe avaliar quantitativamente a eficácia do emprego de estratégias passivas em um bloco cirúrgico hospitalar para a redução do consumo de energia elétrica com fins de arrefecimento do ar. A partir do estudo da conformação histórica do edifício hospitalar e da identificação das unidades funcionais em que é obrigatório o uso de ar condicionado; das características de geração e consumo de energia elétrica no Brasil e potenciais de economia energética em edificações, com foco em hospitais; seguidos do estabelecimento de conceitos básicos de térmica de edificações, estabeleceu-se o embasamento teórico para a realização de estudos de caso na cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais. A análise comparativa dos dados de área física, sistemas de iluminação artificial, climatização e equipamentos coletados em seis blocos cirúrgicos possibilitou a seleção de uma unidade para construção de modelo computacional e realização de simulações em software de análise de desempenho térmico e energético de edificações. Os resultados alcançados demonstraram a importância de se considerar as condições bioclimáticas locais, em especial o controle da insolação direta, bem como reforçaram a concepção de que o projeto arquitetônico pode contribuir para a eficiência energética da edificação, mesmo quando é obrigatório o uso de ar condicionado. A realização de simulações computacionais se mostrou vantajosa, visto que possibilita a comparação de diversas opções de projeto com objetividade, antes de sua efetiva implementação. / The research quantitatively evaluate the effectiveness of the use of passive strategies in a surgical ward for reducing energy consumption for the purpose of air-cooling. The study of the historic conformation of the hospital building and the identification of the functional units in which it is mandatory the use of air conditioning; the characteristics of generation and consumption of electricity in Brazil and potential energy savings in buildings, focusing on hospitals; followed by the review of basic concepts of building heat transfer, established the theoretical basis for conducting case studies in the city of Belo Horizonte, Minas Gerais. A comparative analysis of physical area, artificial lighting, air conditioning systems and equipment data collected in six surgical wards enabled the selection of one unit to build a computational model and run simulations with the use of a software for thermal and energy performance of buildings. The results demonstrated the importance of considering local bioclimatic conditions, in particular the control of direct sunlight, as well as reinforced the concept that architectural design can contribute to the energy efficiency of the built environment, even when the use of air conditioning is mandatory. Performing computer simulations proved advantageous, since it enables objective comparison of different design options before its effective implementation.

A oscilação em malhas de controle é um problema frequente na indústria, atingindo cerca de 30% das malhas, entre as causas, o agarramento em válvulas de controle possui maior incidência. O agarramento é a resistência ao movimento da haste da válvula devido à presença de atrito estático, a combinação desse fator com a utilização de controladores com ação integral causa o ciclo limite no processo, onde a oscilação é mantida até que alguma ação seja tomada. A literatura apresenta diversos métodos para a detecção do agarramento, apesar disso, não existe método aplicável a qualquer tipo de processo que apresente resultado preciso, um dos principais problemas para a aplicação das técnicas é a presença de referência variável no sinal a ser analisado. A referência variável é uma característica comum dentro de processos industriais, principalmente para processos controlados por malha cascata ou que apresentam distúrbios externos. Para a identificação nesses casos, duas alternativas podem ser seguidas: criação de nova metodologia para a identificação do agarramento para sinais com referência variável ou a adaptação das técnicas existentes de modo que essas sejam aplicáveis a esse tipo de sinal, neste trabalho, as duas alternativas foram consideradas. Primeiramente, duas novas técnicas baseadas na forma do sinal foram criadas, a primeira diferencia o sinal pela inclinação dos picos e a segunda pela distribuição dos dados. Posteriormente, foi considerada a adaptação de quatro métodos de detecção já consolidados pela literatura e por suas aplicações industriais. A adaptação dos métodos é basicamente feita através do pré-processamento dos sinais de modo que esses sejam corretamente tratados antes da aplicação das técnicas de detecção. As duas alternativas foram aplicadas a dados simulados e industriais, comprovando a eficiente para a detecção em sinais com referência variável. / Oscillation in control loops is a frequent problem in industrial processes, reaching about 30% of the control loops, among the causes, stiction in control valves have the higher incidence. Stiction is the resistance to movement in the valve stem due to the presence of static friction, the combination of this factor with the use of controller with integral action induces the limit cycle, where the oscillation is sustained until some control action is taken. The literature presents several methods for stiction detecting. However, there is no universal method applicable for all process that produces accurate results. The main problems for the application of the techniques are the presence of variable reference in the signal to be analyzed. The reference variable is a common feature in industrial processes, especially for processes controlled by cascade loop or submitted to external disturbances. For stiction identification in these cases, two choices can be followed: a creation of a new methodology for the identification of stiction for signals with variable reference or the modification of existing techniques so that they could be applied to this type of signal. In this work, the two alternatives were considered. First, two new techniques based on the signal form were created, the first differentiates the signal by the slope of the peaks and the second by data segmentation. Later the adaptation of four detection methods already established in the literature and by its industry applications was considered. The adaptation is done by preprocessing the signals so that they are properly treated before application. The two alternatives were applied to simulated and industrial data, proving to be effective for the stiction detection of signals with variable references.

Este trabalho investiga a quebra da aproximação modulacional na interação não-linear de três ondas, a interação do tripleto de ondas. Um modo comum de descrever a interação de três ondas portadoras de alta frequência é a partir da aproximação modulacional, que assume que as amplitudes e fases são lentamente moduladas. Isto apenas é verdade quando o acoplamento entre as três ondas é fraco. Ao se analisar os tipos de dinâmica envolvidas quando o valor do acoplamento é alterado, para grandes valores de acoplamento é detectada uma transição abrupta onde a amplitude limitada do regime modulacional chega a outras regiões do espaço configuracional. Também é investigado o caso onde uma das ondas do tripleto possuir uma frequência muito menor que as outras duas. / This work investigates the breakdown of the traditional modulation approximation in the three wave nonlinear interactions, the wave triplet interaction. A common way to describe the interaction of three high-frequency carriers is by the modulacional approximation, which assume that amplitude and phases are slowly modulated. This is only accurate when the three-wave coupling is weak. When analyzing the different types of dynamics when the coupling is changed, for large values of coupling it is detected an abrupt transition where the limited amplitude of the modulacional region reaches to other regions of the configuration space. It is also investigated the case where one of the waves of the triplet has a much lower frequency than the other two.

O protocolo de comunicação CAN destaca-se há mais de duas décadas como um dos protocolos de comunicação mais utilizados na indústria automotiva. Porém a demanda cada vez maior de novas tecnologias embarcadas e as limitações do padrão (máximo de 8 bytes por mensagem e velocidade de até 1 Mbps) provocam a elevação da taxa de ocupação do barramento de comunicação a ponto de comprometer a sua viabilidade em determinadas aplicações. Em situações como esta, a adoção de protocolos de comunicação de maior velocidade (como FlexRay por exemplo) pode causar impactos indesejados aos projetos, como elevação de custos e necessidade de redimensionamento completo de sistemas já existentes. Com o intuito de atender parte desta demanda, surge como proposta o protocolo CAN FD, uma evolução do CAN clássico desenvolvida pela empresa BOSCH no ano de 2012 e a ser definitivamente normatizada apenas no segundo semestre de 2016. O protocolo CAN FD mantém algumas características do CAN clássico e sua maior inovação está na manipulação do campo de dados da mensagem, de modo a oferecer maior velocidade de transmissão (até 10 Mbps) e maior quantidade de dados por mensagem (até 64 bytes). Por tratar-se de um protocolo novo, ainda não implementado em sistemas veiculares, propõe-se neste trabalho a realização de estudo para avaliação do desempenho do novo padrão CAN FD em substituição a um sistema CAN tradicional. O sistema a ser avaliado, neste caso, trata-se de uma rede de comunicação CAN de um caminhão fora-de-estrada, o qual possui duas redes de comunicação SAE J1939, uma para o chassi e outra para a carroceria, interligadas por uma interface de comunicação. Este trabalho apresentará estudo de caso para aplicação do CAN FD no sistema proposto, através da simulação de mensagens CAN e CAN FD e avaliação das taxas de ocupação das linhas de comunicação e avaliação de possíveis atrasos relacionados à transmissão das mensagens. / CAN communication protocol stands out for more than two decades as one of the communication protocols most commonly used in the automotive industry. But the increasing demand of new embedded technologies and the CAN limitations (maximum of 8 bytes per message and a baud rate of until 1 Mbps) cause the elevation of the bus load to the point of compromising its viability in certain applications. In these situations, the adoption of faster protocols (such as FlexRay for example) can cause unwanted impacts on projects, such as higher costs and the need of redesigning existing systems. In order to meet part of this demand comes the new CAN FD protocol, an evolution of the classic CAN, developed by BOSCH company in 2012 and to be definitely normalized only in the second semester of 2016. The CAN FD protocol maintains some characteristics of classic CAN and as a further innovation, the improvement of the message data field, in order to provide higher transmission rates (up to 10 Mbps) and greater amount of data per message (up to 64 bytes). Considering that CAN FD is a new protocol, not yet implemented in vehicular systems, it’s proposed in this work to perform a study to evaluate performance of the new CAN FD standard to replace the traditional CAN system. The system to be evaluated, in this case, is the CAN communication system of an off-road truck, which own two SAE J1939 communication networks, one for the chassis and one for the body, connected by communication interface. This report presents a case study for the application of CAN FD in the proposed system, by simulating CAN and CAN FD messages and evaluation of bus load and eventual delays related to the messages transmission.